Neurologie: Eine für alles
Jennifer Aniston, Halle Berry und unsere Großmutter haben eins gemeinsam: Die Art, wie sie in unserer Erinnerung abgespeichert werden.
Unser Gehirn leistet schon Beeindruckendes: Ein winziger Augenblick genügt, und schon erkennen wir, wer vor uns steht. Innerhalb von Sekundenbruchteilen jagt die Information vom Abbild auf der Netzhaut über den optischen Nerv ins Hirn, rast durch mehrere zwischengeschaltete Zentren und gelangt schließlich in den Bereich des Gehirns, der die bewusste Wahrnehmung ermöglicht: "Aha, meine Großmutter steht in der Tür." Dies funktioniert immer, unabhängig von Lichteinfall und Erscheinungsbild, egal, ob die Oma ein Kleid trägt oder Hosen, ob sie einen Hut auf hat oder barhäuptig ist, stets erkennen wir sie als unsere Ahne.
Auf den verschlungenen Pfaden von der Abbildung auf der Retina bis zur bewussten Wahrnehmung im Gehirn produziert die Großmutter ein Feuerwerk neuronaler Aktivität. Feuern auf den ersten Stationen noch große Neuronengruppen, so konzentriert sich die Aktivität – je näher sie dem Ort der bewussten Wahrnehmung kommt – auf immer weniger Nerven. Steht womöglich am Ende die "Großmutterzelle", eine einzige Nervenzelle, welche die Oma repräsentiert?
Wohl kaum, denn zum einen reichen dafür die Nervenzellen des Gehirns nicht aus, zum anderen sterben täglich etliche von ihnen ab – eines Tages könnte dadurch auch die Erinnerung an unsere Großmutter einfach aus dem Gedächtnis entschwinden. Vermutlich sind einzelne Objekte im Gehirn eher in Form von Aktivitätsmustern ganzer Neuronengruppen repräsentiert.
Und doch: Die Arbeitsgruppe um Izhak Fried von der Universität von Kalifornien und Christof Koch vom California Institute of Technology beobachtete vor einigen Jahren, dass Gesichter, Tiere und Objekte selektiv einzelne Neuronen aktivierten. In weiteren Versuchen entdeckten sie Zellen, die ausschließlich auf verschiedene Bilder einer bestimmten Person reagierten. Sollte also doch eine einzige Nervenzelle umfangreiche Informationen zu einem bestimmten Objekt abspeichern, sodass sie dieses aus unterschiedlichen Blickwinkeln und trotz leichter Veränderungen sicher wiedererkennt?
Diese Frage überprüfte nun Rodrigo Quian Quiroga aus dem Team um Koch und Fried an Epilepsie-Patienten, denen Medikamente nicht halfen. Die Wissenschaftler implantierten den Patienten Elektroden, um den präzisen Krankheitsherd für eine mögliche Operation exakt zu lokalisieren. So konnten sie die Nervenaktivität aus Hirnbereichen ableiten, die an der optischen Verarbeitung und am Langzeitgedächtnis beteiligt sind, nämlich aus dem Gyrus parahippocampalis, dem entorhinalen Kortex, der Amygdala sowie dem Hippocampus.
Dann zeigten sie den Patienten etliche Bilder von bekannten Persönlichkeiten, Gebäuden, Tieren und Gegenständen und beobachteten, wie die angezapften Hirnnerven reagierten. Die blieben zumeist ruhig – nur bei bestimmten Personen oder Objekten feuerten einzelne Neuronen wie wild.
So wurde bei einem Patienten ein Nerv im linken hinteren Hippocampus aktiv, wenn Bilder von der Schauspielerin Jennifer Aniston zu sehen waren, egal ob diese von vorne oder mehr von der Seite abgebildet war. Bei einem anderen Patienten legte ein Neuron im rechten vorderen Hippocampus los, sobald die Schauspielerin Halle Berry ins Blickfeld rückte. Dabei spielte es keine Rolle, ob sie als Foto, Zeichnung oder als Catwoman, der Rolle ihres letzten Filmes, auftrat – selbst der Schriftzug "Halle Berry" brachte den Nerv auf Trab.
Ein Neuron im linken vorderen Hippocampus einer weiteren Testperson nahm seine Arbeit auf, wenn das Opernhaus von Sydney oder der Baha'i-Tempel gezeigt wurde – der Patient identifizierte beide Gebäude als Sydney-Oper. Auch beim Schriftzug "Sydney Opera" feuerte bei ihm der Nerv. Andere Prominente oder berühmte Gebäude ließen die betreffenden Nerven der Testpersonen hingegen kalt, sie reagierten sehr selektiv nur auf die entsprechende Person oder das Gebäude.
Es gab also ganz eindeutig einzelne Nerven in den Gehirnen der Patienten, die von sehr unterschiedlichen Darstellungen eines bestimmten Objekts aktiviert wurden. Da sogar der Schriftzug des Namens – also eine gelernte Assoziation zum Objekt – dazu ausreichen konnte, lässt vermuten, dass diese Zellen eher Konzepte abspeichern, die auf Erinnerung basieren, als das rein visuelle Erscheinungsbild.
Am Ende der Übertragungskette vom Auge zur bewussten Wahrnehmung merken sich offenbar einzelne Zellen das Gesehene unter verschiedenen Gesichtspunkten und übernehmen so dessen Identifizierung. Anscheinend gibt es sie also doch, die Großmutterzelle.
Auf den verschlungenen Pfaden von der Abbildung auf der Retina bis zur bewussten Wahrnehmung im Gehirn produziert die Großmutter ein Feuerwerk neuronaler Aktivität. Feuern auf den ersten Stationen noch große Neuronengruppen, so konzentriert sich die Aktivität – je näher sie dem Ort der bewussten Wahrnehmung kommt – auf immer weniger Nerven. Steht womöglich am Ende die "Großmutterzelle", eine einzige Nervenzelle, welche die Oma repräsentiert?
Wohl kaum, denn zum einen reichen dafür die Nervenzellen des Gehirns nicht aus, zum anderen sterben täglich etliche von ihnen ab – eines Tages könnte dadurch auch die Erinnerung an unsere Großmutter einfach aus dem Gedächtnis entschwinden. Vermutlich sind einzelne Objekte im Gehirn eher in Form von Aktivitätsmustern ganzer Neuronengruppen repräsentiert.
Und doch: Die Arbeitsgruppe um Izhak Fried von der Universität von Kalifornien und Christof Koch vom California Institute of Technology beobachtete vor einigen Jahren, dass Gesichter, Tiere und Objekte selektiv einzelne Neuronen aktivierten. In weiteren Versuchen entdeckten sie Zellen, die ausschließlich auf verschiedene Bilder einer bestimmten Person reagierten. Sollte also doch eine einzige Nervenzelle umfangreiche Informationen zu einem bestimmten Objekt abspeichern, sodass sie dieses aus unterschiedlichen Blickwinkeln und trotz leichter Veränderungen sicher wiedererkennt?
Diese Frage überprüfte nun Rodrigo Quian Quiroga aus dem Team um Koch und Fried an Epilepsie-Patienten, denen Medikamente nicht halfen. Die Wissenschaftler implantierten den Patienten Elektroden, um den präzisen Krankheitsherd für eine mögliche Operation exakt zu lokalisieren. So konnten sie die Nervenaktivität aus Hirnbereichen ableiten, die an der optischen Verarbeitung und am Langzeitgedächtnis beteiligt sind, nämlich aus dem Gyrus parahippocampalis, dem entorhinalen Kortex, der Amygdala sowie dem Hippocampus.
Dann zeigten sie den Patienten etliche Bilder von bekannten Persönlichkeiten, Gebäuden, Tieren und Gegenständen und beobachteten, wie die angezapften Hirnnerven reagierten. Die blieben zumeist ruhig – nur bei bestimmten Personen oder Objekten feuerten einzelne Neuronen wie wild.
So wurde bei einem Patienten ein Nerv im linken hinteren Hippocampus aktiv, wenn Bilder von der Schauspielerin Jennifer Aniston zu sehen waren, egal ob diese von vorne oder mehr von der Seite abgebildet war. Bei einem anderen Patienten legte ein Neuron im rechten vorderen Hippocampus los, sobald die Schauspielerin Halle Berry ins Blickfeld rückte. Dabei spielte es keine Rolle, ob sie als Foto, Zeichnung oder als Catwoman, der Rolle ihres letzten Filmes, auftrat – selbst der Schriftzug "Halle Berry" brachte den Nerv auf Trab.
Ein Neuron im linken vorderen Hippocampus einer weiteren Testperson nahm seine Arbeit auf, wenn das Opernhaus von Sydney oder der Baha'i-Tempel gezeigt wurde – der Patient identifizierte beide Gebäude als Sydney-Oper. Auch beim Schriftzug "Sydney Opera" feuerte bei ihm der Nerv. Andere Prominente oder berühmte Gebäude ließen die betreffenden Nerven der Testpersonen hingegen kalt, sie reagierten sehr selektiv nur auf die entsprechende Person oder das Gebäude.
Es gab also ganz eindeutig einzelne Nerven in den Gehirnen der Patienten, die von sehr unterschiedlichen Darstellungen eines bestimmten Objekts aktiviert wurden. Da sogar der Schriftzug des Namens – also eine gelernte Assoziation zum Objekt – dazu ausreichen konnte, lässt vermuten, dass diese Zellen eher Konzepte abspeichern, die auf Erinnerung basieren, als das rein visuelle Erscheinungsbild.
Am Ende der Übertragungskette vom Auge zur bewussten Wahrnehmung merken sich offenbar einzelne Zellen das Gesehene unter verschiedenen Gesichtspunkten und übernehmen so dessen Identifizierung. Anscheinend gibt es sie also doch, die Großmutterzelle.
Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.